CN113766806B - 一种用于记录的黑匣子 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于记录的黑匣子，所述黑匣子包括壳体和设于壳体内部的存储器件，存储器件连接有电源地线和电源线，电源地线直径加粗；电源地线一端与存储器件焊接，另一端延伸至黑匣子外部与导电导热介质连接。利用黑匣子内部存储器件接到电源地线上，电源地线内部端与存储器件焊接，外部端连接导电导热介质进行散热，制造温度差，使黑匣子内部温度容易向低温的外部铜皮进行传导，通过电源地线将热量从几乎没有热交换的黑匣子内部散出。采用本发明技术方案能够有效减少黑匣子体积，并提高了黑匣子的散热效率，提高传输速度，支持大容量、高速传输要求。
Description
技术领域
本发明属于黑匣子技术领域，特别涉及一种用于记录的黑匣子。
背景技术
轨道交通行业要求每趟列车上都要配置司法记录单元，司法记录单元所记录的关键数据均要存储在加固内存(即列车黑匣子，下文统称为黑匣子)中，当机车故障或出事故时，内部储存器件的信息数据将用于分析诊断故障原因，但是黑匣子有可能受到高温燃烧、撞击，水浸等损伤，所以对车载黑匣子在耐高温、耐冲击、IP等级等指标要求很高。
因为车载黑匣子需要在高温环境下保证存储数据不受到损坏，测试需要承受700℃的高温环境5分钟，而且不包含升温过程，所以多在功能模块(PCB板)与外层之间加入了隔热材料，这种隔热材料，虽然可以在外界高温情况下隔绝高温的向内部传导，但是在大多数正常时间段内，内部控制器、存储器产生的热量也被隔绝了，无法进行散热，传输线有一定几率在高温情况下将高温传导至内部，将电路板烧坏。所以导致了现有车载黑匣子通常体积庞大，通常体积为160mm(宽)*160mm(高)*257mm(长)，散热效率低，传输速度很慢，无法满足现代轨道交通大数据、高速存储的发展趋势。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种用于记录的黑匣子，采用以下技术方案：
一种用于记录的黑匣子，所述黑匣子包括壳体和设于壳体内部的存储器件，存储器件连接有电源地线和电源线，电源地线直径加粗；电源地线一端与存储器件焊接，另一端延伸至黑匣子外部与导电导热介质连接。
优选地，所述电源地线和电源线上分别串接温度保护器。
优选地，所述黑匣子设有通信接口，通信接口上串接有继电器。
优选地，所述黑匣子内部设有PCB板，所述继电器一半引脚焊接在PCB板上，继电器另一半引脚通过焊接在通信线上与通信接口串接。
优选地，所述黑匣子不包括处理器，且所述存储器件为固态电子存储芯片。
优选地，所述导电导热介质的铺设面积大于或等于240mm2。
优选地，所述壳体包括内层和外层，内层和外层之间设有填充隔热层。
优选地，所述存储器件和壳体之间设有阻尼填充层。
优选地，所述温度保护器设于阻尼填充层内。
优选地，所述继电器设于阻尼填充层内，且继电器与通信线连接的引脚悬空设置。
本发明具有以下有益效果：利用黑匣子内部存储器件接到电源地线上，电源地线内部端与存储器件焊接，外部端连接导电导热介质进行散热，制造温度差，使黑匣子内部温度容易向低温的外部铜皮进行传导，通过电源地线将热量从几乎没有热交换的黑匣子内部散出。采用本发明技术方案能够有效减少黑匣子体积，缩小了95％，并提高了黑匣子的散热效率，提高传输速度，支持大容量、高速传输要求。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了根据本发明的黑匣子横截面结构示意图；
图2示出了根据本发明实施例的黑匣子外层主视图；
图3示出了根据本发明实施例的黑匣子内部结构示意图；
图中：1、外层；2、内层；3、隔热层；4、阻尼填充层。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种用于记录的黑匣子，示例性地，如图1所示，所述黑匣子的宽为85mm、高为37mm、长为120mm，黑匣子包括壳体和设于壳体内部的SSD芯片(固态电子存储芯片，即存储器件，示例性地选用SSD芯片)，壳体包括铝合金材质的内层2和高强度不锈钢材质的外层1。其中，内层2的高度为23mm，宽度为53mm，内层2沿宽度方向两端为半径为11.5mm的半圆形，内层2和内部电路板结构之间沿高度方向上的厚度为6mm。如图2所示，壳体内部电路板结构部分凸出至壳体外部，壳体的外层1外部四角处设有安装孔，位于外层1上下方的安装孔圆心分别距离上下边界的长度为15mm，宽度方向上安装孔之间的距离为69.9-70.1mm，长度方向上安装孔之间的距离为89.9-90.1mm，安装孔为锥形孔，其靠近外层1外部的直径为12mm，靠近外层1内部的直径为6mm，外层1底部角的倒角半径为2mm。如图3所示，内层2和外层1之间填充有隔热层3，SSD芯片和内层2之间设有阻尼填充层4，SSD芯片连接有电源地线和电源线，电源地线直径为1.38mm；电源地线一端与存储器件焊接，另一端延伸至黑匣子外部与铜(即导电导热介质，示例性的选用铜)连接，铜的铺地面积为240mm2(为了不让热在黑匣子内部扩散没有铺地，按照必要走线计算了敷铜面积，3mm宽走线，走了40mm长(地线和电源线再乘以2))，电源地线和电源线上分别串接温度保护器；黑匣子设有通信接口，通信接口上串接有高速通信继电器，黑匣子内部设有PCB板，高速通信继电器一半引脚焊接在PCB板上，高速通信继电器另一半引脚通过焊接在通信线上与通信接口串接。示例性地，本实施例包含一条接收通信线和一条发送通信线。高速通信继电器内设有线圈和弹片，两条通信线上各串接有弹片，线圈一端与电源地线连接，另一端与电源线连接，通过线圈通电控制弹片吸合，线圈断电控制弹片断开。
黑匣子内部填充阻尼材料，主要吸收外界对内部存储单元的冲击和振动，壳体外层1使用高强度不锈钢材料，可以承受外界的应力冲击不发生变形，内层2和外层1之间填充隔热材料，保证在高温环境下内部存储器件不受到损坏。电源线和电源地线在内部电路板采用直接焊接的方法，温度保护器放置在阻尼材料中，随阻尼材料一起固化。通信线采用双层屏蔽的极细连接线，直径为1mm，直接焊接在高速通信继电器的引脚上，并随阻尼材料一起固化。
采用本发明的黑匣子，具有以下有益效果：
利用电源地线(供电电源的地线)进行散热：将黑匣子内部的SSD芯片电源地线引出，将电源地线加粗，单独走线，电源地线一端与SSD芯片的散热片焊接，使热量在黑匣子内部不会轻易扩散；另一端引出黑匣子与铜(即导电导热介质，示例性地选用铜)连接，将铜大面积铺地铺设于主板上，并有风扇吹风促进空气流动，制造温度差，使黑匣子内部温度容易向低温的外部铜皮进行传导，从而使热量更有效的散出。为了使黑匣子具有优异的散热性能，本发明通过直接使用SSD芯片(固态电子存储芯片)，去掉处理器，减少发热量；直接采用了SSD芯片作为存储单元，并使用SATA协议作为通信接口，容量通常为64G，最大可达256G，通信速率可达1.5Gbis/s。现有的车载黑匣子容量较小，容量通常为1GB，最大容量不超过16GB，因为黑匣子体积越大，存储功率越高，考虑到散热所以容量大的问题很难克服，本发明相比传统方案在传输速率高和体积小上均有了较大提升；
在电源地线、电源线上分别串接温度保护器，温度保护器利用金属片节点膨胀系数不同的机械原理，当外界出现高温使金属片达到一定温度(本发明是85℃)时，金属片自动弹开，阻断外界高温的传导路径，温度保护器设置在阻尼层中，可以有效防止外界撞击和振动可能带来的干扰；
通信接口串接有高速通信继电器，阻断外界出现高温后由通信接口引入高温的路径：由供电电源控制高速通信继电器的接通断开，当正常供电时，高速通信继电器接通，黑匣子正常通信工作，当温度保护器由于高温断开后，切断供电回路，高速通信继电器也随之断电，使节点断开，切断外界高温传导至黑匣子内部的全部路径。对外通信线全部焊接在高速通信继电器的引脚上，与通信线焊接的引脚对应的PCB板(印制电路板)上的位置挖空，使引脚悬空，这样即便有高温从数据线上导入也只能烧坏高速通信继电器的外侧，而不会由PCB板作为介质进行传导热量影响SSD存储器件。悬空的高速通信继电器端依靠后续阻尼材料固化后进行固定，保证外部高温无法传导至PCB板，保证内部存储单元不受影响。本发明克服了现有的车载黑匣子的通信接口通常采用USB、百兆以太网等总线，速率不高，不满足大数据量存储，而且必须外加处理器进行协议转换和控制，增大了发热量的问题。
综上所述，利用黑匣子内部存储器件接到电源地、内部电源地减少敷铜面积、电源地线在内部直接焊接、外部主板电源地大面积敷铜、采用风扇散热等方式通过地线将热量从几乎没有热交换的黑匣子内部散出，使黑匣子体积缩小至85mm(宽)X37mm(高)X120mm(长)，相对于同类产品160mm(宽)X160mm(高)X257mm(长)的体积，缩小了95％；在电源线和电源地线上增加了温度保护器，并由阻尼层进行固化，不但可以防冲击，并且当外界高温环境时可以从物理通路上切断温度传导路径，防止高温引入；通信接口上串接通信继电器，继电器内部端焊接在PCB板上，外部接口端悬空，通信线直接焊接在引脚上，通过阻尼材料固定，当电源由于温度保护器启动断电时，继电器节点断开，从物料通路上切断温度传导路径，并且高温也不会损坏PCB板；使用了SSD作为存储介质，去掉了控制器，将SSD芯片的SATA通信接口直接引出，不但增大了存储空间，提高了存储速度，而且由于没有控制器散热，降低了发热量。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (5)
1.一种用于记录的黑匣子，其特征在于，所述黑匣子包括壳体和设于壳体内部的存储器件，存储器件连接有电源地线和电源线，电源地线直径加粗，电源地线单独走线，电源线和电源地线在内部电路板采用直接焊接的方法；电源地线一端与存储器件焊接，另一端延伸至黑匣子外部与导电导热介质连接，将导电导热介质大面积的铺设于主板，并有风扇吹风促进空气流动制造温度差；
所述黑匣子设有通信接口，通信接口上串接有继电器，由供电电源控制继电器的接通断开，阻断外界出现高温后，由通信接口将高温传导至黑匣子内部的路径；
所述黑匣子内部设有PCB板，所述继电器一半引脚焊接在PCB板上，继电器另一半引脚通过焊接在通信线上与通信接口串接，所述存储器件和壳体之间设有阻尼填充层，对外通信线全部焊接在继电器的引脚上，继电器设于阻尼填充层内，且继电器与通信线焊接的引脚对应的PCB板上的位置挖空，使引脚悬空；
所述黑匣子不包括处理器，且所述存储器件为固态电子存储芯片。
2.根据权利要求1所述的用于记录的黑匣子，其特征在于，所述电源地线和电源线上分别串接温度保护器。
3.根据权利要求1-2任一所述的用于记录的黑匣子，其特征在于，所述导电导热介质的铺设面积大于或等于240mm2 。
4.根据权利要求3所述的用于记录的黑匣子，其特征在于，所述壳体包括内层和外层，内层和外层之间设有填充隔热层。
5.根据权利要求2所述的用于记录的黑匣子，其特征在于，所述温度保护器设于阻尼填充层内。
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